半導(dǎo)體硅片的化學(xué)清洗技術(shù)(編輯修改稿)
2025-09-01 20:49 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 硅表面的金屬的脫附速度與吸附速度因各金屬元素的不同而不同。特別是對Al、Fe、Zn。若清洗液中這些元素濃度不是非常低的話，清洗后的硅片表面的金屬濃度便不能下降。對此，在選用化學(xué)試劑時，按要求特別要選用金屬濃度低的超純化學(xué)試劑。例如使用美國Ashland試劑，其CRMB級的金屬離子濃度一般是：H2O2 ＜10ppb 、HCL ＜10ppb、NH4OH ＜10ppb、H2SO4＜10ppb⑥ 清洗液溫度越高，晶片表面的金屬濃度就越高。若使用兆聲波清洗可使溫度下降，有利去除金屬沾污。⑦ 去除有機物。由于H2O2的氧化作用，晶片表面的有機物被分解成COH2O而被去除。⑧ 微粗糙度。晶片表面Ra與清洗液的NH4OH組成比有關(guān)，組成比例越大，其Ra變大。,在NH4OH: H2O2: H2O =1:1:5的SC1液清洗后。為控制晶片表面Ra，有必要降低NH4OH的組成比，:1:5⑨ COP（晶體的原生粒子缺陷）。對CZ硅片經(jīng)反復(fù)清洗后，經(jīng)測定每次清洗后硅片表面的顆粒 ≥2 μm 的顆粒會增加，但對外延晶片，即使反復(fù)清洗也不會使 ≥ μm 顆粒增加。據(jù)近幾年實驗表明，以前認(rèn)為增加的粒子其實是由腐蝕作用而形成的小坑。在進(jìn)行顆粒測量時誤將小坑也作粒子計入。小坑的形成是由單晶缺陷引起，因此稱這類粒子為COP（晶體的原生粒子缺陷）。據(jù)介紹直徑200 mm 硅片按SEMI要求：256兆 ≥ μm，＜10個/ 片，相當(dāng)COP約40個?！ . 在DHF洗時，可將由于用SC1洗時表面生成的自然氧化膜腐蝕掉，而Si幾乎不被腐蝕。b. 硅片最外層的Si幾乎是以 H 鍵為終端結(jié)構(gòu)，表面呈疏水性。c. 在酸性溶液中，硅表面呈負(fù)電位，顆粒表面為正電位，由于兩者之間的吸引力，粒子容易附著在晶片表面。d. 去除金屬雜質(zhì)的原理：① 用HF清洗去除表面的自然氧化膜，因此附著在自然氧化膜上的金屬再一次溶解到清洗液中，同時DHF清洗可抑制自然氧化膜的形成。故可容易去除表面的Al、Fe、Zn、Ni等金屬。但隨自然氧化膜溶解到清洗液中一部分Cu等貴金屬（氧化還原電位比氫高），會附著在硅表面，DHF清洗也能去除附在自然氧化膜上的金屬氫氧化物。② 實驗結(jié)果：據(jù)報道Al3+、Zn2+、Fe2+、Ni2+ 的氧化還原電位E0 分別是 、+ 的氧化還原電位（E0=）低，呈穩(wěn)定的離子狀態(tài)，幾乎不會附著在硅表面。③ 如硅表面外層的Si以 H 鍵結(jié)構(gòu)，硅表面在化學(xué)上是穩(wěn)定的，即使清洗液中存在Cu等貴金屬離子，也很難發(fā)生Si的電子交換，因經(jīng)Cu等貴金屬也不會附著在裸硅表面。但是如液中存在Cl— 、Br—等陰離子，它們會附著于Si表面的終端氫鍵不完全地方，附著的Cl— 、Br—陰離子會幫助Cu離子與Si電子交換，使Cu離子成為金屬Cu而附著在晶片表面。④ 因液中的Cu2+ 離子的氧化還原電位（E0=）比Si的氧化還原電位（E0=）高得多，因此Cu2+ 離子從硅表面的Si得到電子進(jìn)行 還原，變成金屬Cu從晶片表面析出，另一方面被金屬Cu附著的Si釋放與Cu的附著相平衡的電子，自身被氧化成SiO2。⑤ 從晶片表面析出的金屬Cu形成
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